Гальваніч ел-т - пристрій, в к-ром хім енергія мимовільно протікає ок-восст р-ції перетворюється в електричні енергію. Гальв ел-т містить 2 полуел-та, м / у електродами яких брало виник різниця потенціалів.

Принцип роботи гальв ел-та ілюструє гальв ел-т Даніеля-Якобі, сост з цинкового і мідного полуел-тов. У цинк. полуел-ті металеві цинк. пластина занурена в водний розчин солі цинку, з концентрацією [Zn2 +] = 1 моль / л. У мідному полуел-ті - металеві медн пластина занурена в водн р-р солі міді (II) з концентрацією [Сu2 +] = 1 моль / л. Цинком і медн пластини соед-ни металеві провідником, розчини солей - «сольовим містком» ( «електролітич ключ»).

на кожн з Ме пластин на кордоні з розчином уст-ся рівноваги:

Cuo (тв) DСu2 + (р-р) + 2ẽ (на мет); φCu 2 + / Cu o = + 0,34B

Zno (тв) DZn2 + (р-р) + 2ẽ (на мет); φZn 2 + / Zn o = -0,76B

Цин пластина заряджена більш негативні, ніж мідна. М / у ними виник різниця потенц. При замиканні сист в ланцюг рівноваги на кордоні Ме-р-р наруш-ся. За зовн ланцюга (Ме провіднику) надлишок ẽ-ів з Zn-плас переходить на Cu-плас, де їх концентрація менше, тому що φZn 2 + / Zn o = -0,76B <φCu 2 + / Cu o = + 0,34B. В рез-ті рівновагу на Zn-плас зміщений-ся вправо, йде ок-е Ме-чеського цинку. На Cu-плас рівновагу зміщений-ся вліво, протікає вос-е іонів міді (II):

Анод Zn (тв) - - 2e → Zn2 + (pp) (процес ок-я)

Катод Си2 + (р-р) + 2е → Сі ° (Тв.) (Процес вос-я)

Іон ур-е сумарною р-ції: Zn (TB.) + Cu2 + (pp) → Zn2 + (pp) + Cu ° (TB.)

Молекулярне: Zn + Cu (NО3) 2 → Zn (NO3) 2 + Cu

М / у розчинами електролітів також виник різниця потенц. У цин полуел-ті в рез-ті розчинення цинку зр-ся концентрація іонів Zn2 +, в розчині створ-ся надлишок покладе заряджу іонів. У медн полуел-ті в рез-ті осадження міді концентрація іонів Си2 + уменьш-ся, і в розчині створ-ся надлишок негативні заряджу іонів. За внутр ланцюга ( «сольовому містку») катіони і аніони перемещ-ся назустріч ін ін. Т.ч., в сист виник спрямоване перемещ-е заряджу годину-ц, тобто виник ел струм.

ЕРС = φкатода -φанода = φCu 2 + / Cu -φZn 2 + / Zn = 0,34 - (- 0,76) = 1,1В> 0.

У міру роботи гальв ел-та знач-я потенціалів катода і анода зрад-ся.

Оскільки молярна конц-ція іонів Си2 + уменьш-ся, в соответств з Ур-му Нернста уменьш-ся потенціал катода: φкатода = φCu 2 + / Cu + RT · ln [Cu2 +] / 2F.

Молярна конц-ція іонів Zn2 + зр-ся, → зр-ся потенціал анода:

φанода = φZn 2 + / Zn + RT · ln [Zn2 +] / 2F. Т.о, у міру роботи гальв ел-та ЕРС уменьш-ся, тому що що відбуваються на електродах процеси призводять до вирівнювання потенціалів. Сист приходить в рівновагу і гальв ел-т прекращ роботу.

Схема запису гальв ел-та. Для позначу-я гальв ел-та ісп символич запис, що спрощує їх опис.

- Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu + | -граніца розділу Ме р-р (р-ція йде на електроді)

C1 C2 || -Позначити-е «сольовий містка», тобто полуел-ти

просторово раздле, електроліти соед-ся

полуел-т полуел-т «сольовий містком»

анод катод

Електроліз розплаву солі. Основні поняття. Потенціал розкладання. Перенапруження.

Ел-з - ок-восст процес, протік середовищі електроліту під воздейств ел струму і супроводжується розрядом іонів на електродах. Процеси ел-за проводяться в електролітич осередках (електролізерах). Ел осередок сост з 2-х електродів, занурених у розплавлений сіль або водн р-р. Елект енергію получ від джерела ел струму. Він грає роль «ẽ-ного насоса», що нагнітає ẽ-и в один електрод і видаляє їх з ін електрода. При видаленні ẽ-ів з електрода на ньому створ-ся полож заряд, а при нагнітанні - негативні. При ел-зе розплавленого NaCl іони Na ​​+ присоед ẽ-и на негативні електроді і восст-ся. У міру уменьш-я конц-ції іонів Na + поблизу цього електроду до нього дифундують доп іони Na ​​+. Точно так же происх і пере-е іонів Сl-- до полож електроду, де вони віддають ẽ-и і ок-ся. Електрод, на к-ром происх восст-е, звані катодом, а електрод, на к-ром происх ок-е - анодом. В ел осередку протік слід р-ції: на аноді: 2Cl- (ж) → Cl2 + 2ẽ;

на катоді: 2Na + (ж) + 2ẽ → 2Na (ж). 2Na + (ж) + 2Cl- (ж) → 2Na (ж) + Cl2

Потенціал розкладання - min напруга, до-рої необхідно вуст, щоб ел-з йшов з помітною швидкістю. Вів-на потенціалу разлож-я змінюється в інтервалі від 0,5 В (очищення міді) до 7В (отримання алюмінію). Потенца разлож-я пропорц-н різниці ок-восст потенціалів ок-ля і Восс-ля, але завжди її перевищує на вів-ну потенціалу перенапруги (Uперен).

Uразл = | φок -φвос | + Uперен, Uперен = φперен кат + φперен ан, тобто на практиці для провед-я ел-за завжди потрібно вищий напр, ніж обчислена за електроднихпотенціалів.

Це поясню-ся наявністю внутр опору електролізера, явл-му концентраційної і ЕлектроХіт (перенапруження) поляризації електродів. Осіб знач-е набуває ЕлектроХіт поляризація, тому що в рез-ті виділення на інертних електродах продуктів ел-за змінюється уклад пов-ти електродів; в електролізері виник гальв ел-т, ЕРС догрого необхідно подолати.

Перенапруження - складне за своєю прир явл-е і завис від багатьох чинників як зовн, так і внутр матеріалу електродів, хар-ра їх пов-ти, щільності струму, температури і ін ум-й ел-за; природи продуктів ел-за, їх агрегатний сост. Ме виділ-ся з небольш перенапруг. Газообр продукти хар-ся великим перенапруг виділення при електролізі. Потенціал перенапря визна експери.

Дата додавання: 2015-04-18; переглядів: 18; Порушення авторських прав